Einblicke in die Zukunft der Photonik: IMS CHIPS auf der SPIE 2026

Wir blicken auf eine Woche SPIE Photonic Europe zurück, als Chair und Programm Gestalter, Sponsor, Speaker und Austeller:

Mit zwei wissenschaftlichen Beiträgen war IMS CHIPS auf einer der wichtigsten internationalen Plattformen für photonische Technologien vertreten. Im Mittelpunkt standen zwei Themen, die auf den ersten Blick unterschiedlich erscheinen, in ihrer technologischen Tiefe jedoch eng miteinander verbunden sind: diffraktive Optiken für AR/VR/MR-Systeme und multispektrale Bildgebung für kamerabasierte Pulsmessung.

Beide Vorträge zeigten auf ihre eigene Weise, wie aus hochpräziser Fertigung funktionale optische Systeme entstehen — und wie Forschung an mikroskopischen Strukturen den Weg für konkrete Anwendungen in Kommunikation, Medizintechnik und immersiven Technologien bereitet.

Licht präzise lenken für die nächste Generation immersiver Systeme

Ein Höhepunkt des Konferenzprogramms war der Vortrag von Astrit I. Shoshi und seinem Team. Im Fokus stand eine zentrale Herausforderung moderner AR-, VR- und MR-Systeme: Licht so effizient und präzise in Wellenleiter ein- und auszukoppeln, dass kompakte, leistungsstarke und zugleich visuell überzeugende Systeme entstehen.

Gerade bei immersiven Anwendungen entscheidet die Qualität der optischen Komponenten über das Nutzererlebnis. Damit virtuelle oder erweiterte Inhalte stabil, hell und gleichmäßig dargestellt werden können, braucht es diffraktive Strukturen mit höchster Präzision. Eine besondere Rolle spielen dabei sogenannte Surface Relief Gratings (SRGs). Sie fungieren als zentrale Ein- und Auskoppelelemente in optischen Systemen und tragen maßgeblich dazu bei, eine homogene Ausleuchtung der sogenannten Eye-Box sicherzustellen. Diese wiederum ist entscheidend für eine konsistente Bildqualität.

Der Vortrag zeigte, wie sich solche komplexen Gitterstrukturen mit innovativen Herstellungsstrategien realisieren lassen. Zum Einsatz kamen Elektronenstrahllithographie (EBL) sowie Reactive Ion Beam Trimming (RIBT). Gerade die Kombination dieser Verfahren eröffnet neue Freiheitsgrade in der Strukturierung: Der RIBT-Prozess ermöglicht es, Wafer gezielt zu kippen und Material über eine kontrollierte Modulation der Verweilzeit präzise abzutragen. Dadurch lässt sich die Geometrie der Strukturen sehr genau anpassen.

Besonders eindrucksvoll ist dabei die technologische Bandbreite des Ansatzes:
Geneigte SRGs können über einen einstufigen EBL-Prozess mit anschließendem schrägem Ätzschritt gefertigt werden. Geblazte SRGs wiederum werden über einen zweistufigen Ansatz realisiert, der eine unabhängige Steuerung von Blaze- und Anti-Blaze-Winkel ermöglicht. Darüber hinaus lassen sich sowohl binäre als auch kontinuierliche Höhenprofile mit Nanometerpräzision in Tastgrad, Höhe und Formtreue umsetzen.

Was zunächst nach einer rein prozesstechnischen Optimierung klingt, ist in Wahrheit ein entscheidender Schritt für die Zukunft photonischer Systeme. Denn je präziser und flexibler solche Strukturen hergestellt werden können, desto besser lassen sich optische Komponenten auf konkrete Anforderungen anpassen. Die Ergebnisse des Teams zeigen daher weit mehr als nur einen erfolgreichen Fertigungsansatz: Sie schaffen eine vielseitige Plattform für komplexe diffraktive Geometrien und leisten damit einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung hocheffizienter Optiken für die nächste Generation von AR/VR/MR-Anwendungen.

Wenn diffraktive Optik auf biomedizinische Anwendung trifft

Am selben Konferenztag folgte mit dem Beitrag von Michael Warber ein weiterer spannender Einblick in die Arbeit von IMS CHIPS und seinen Partnern — diesmal mit Fokus auf ein multispektrales Bildgebungssystem zur Pulsmessung.

Auch hier steht Lichtlenkung im Zentrum, diesmal jedoch mit einer ganz anderen Zielsetzung: Statt Licht für immersive Displays in Wellenleitern zu führen, geht es darum, spektrale Informationen so im optischen System abzubilden, dass daraus kamerabasierte Pulserkennung ermöglicht wird. Die Anwendung ist in der Photoplethysmographie verortet, also in einem Bereich, der für kontaktarme und optisch basierte medizinische Messverfahren zunehmend an Bedeutung gewinnt.

Das vorgestellte System basiert auf der Beugung an einer räumlich multiplexierten geblazten Gitterstruktur. Um das Gesamtsystem möglichst kompakt zu halten, wurde diese Struktur in Reflexion realisiert. Bereits dieser Aspekt zeigt, wie stark bei IMS CHIPS nicht nur einzelne Komponenten, sondern immer auch die Anforderungen des Gesamtsystems mitgedacht werden: Leistungsfähigkeit, Miniaturisierung und Integrationsfähigkeit gehen hier Hand in Hand.

Die Herstellung erfolgte mittels Graustufen-Elektronenstrahllithographie, gefolgt von einer Aluminiumbeschichtung. Besonders bemerkenswert ist die hohe Übereinstimmung zwischen den ursprünglichen Designdaten und dem tatsächlich gefertigten Bauteil. Genau diese Nähe zwischen Simulation, Entwurf und Fertigung ist es, die aus wissenschaftlicher Präzision technologische Umsetzbarkeit macht.

Im optischen System wird das diffraktive Element in einer Zwischenbildebene positioniert. Dort bestimmt die lokale Gitterstruktur die spektrale Antwort des Systems an der entsprechenden Position in der Bildebene. Das eröffnet nicht nur eine kompakte architektonische Lösung, sondern auch neue Wege für die gezielte spektrale Informationsverarbeitung in bildgebenden Systemen.

Der Vortrag machte deutlich, welches Potenzial in diffraktiven Elementen steckt, wenn sie nicht nur als Einzelkomponente, sondern als integraler Bestandteil anwendungsnaher optischer Systeme gedacht und umgesetzt werden. Gerade in der biomedizinischen Sensorik können solche Lösungen künftig neue Möglichkeiten eröffnen — etwa für robuste, kompakte und leistungsfähige Messsysteme.

Auch wenn die präsentierten Themen unterschiedliche Anwendungsfelder adressieren, verbindet sie ein gemeinsamer technologischer Kern: die Fähigkeit, optische Mikro- und Nanostrukturen mit hoher Präzision zu entwerfen, zu fertigen und in funktionierende Systeme zu überführen.

Genau darin liegt eine besondere Stärke von IMS CHIPS. Forschung endet hier nicht bei der theoretischen Beschreibung oder der isolierten Herstellung im Reinraum. Vielmehr geht es darum, Strukturen so zu entwickeln, dass sie in konkreten Anwendungen funktionieren – sei es im Wellenleiter eines AR-Systems oder in einem multispektralen Messaufbau zur Pulserkennung.

Die Beiträge auf der SPIE Photonics Europe 2026 zeigen exemplarisch, wie interdisziplinär moderne photonische Forschung gedacht werden muss: Material, Prozess, Design, optische Funktion und Systemintegration greifen ineinander. Fortschritte entstehen dort, wo diese Ebenen gemeinsam weiterentwickelt werden.

Internationale Sichtbarkeit für Forschung mit Zukunft

Die Präsenz auf der SPIE Photonics Europe unterstreicht die internationale Sichtbarkeit der Arbeiten von IMS CHIPS. Die Konferenz bietet ein hochkarätiges Umfeld für den Austausch zu aktuellen Entwicklungen in Photonik, Mikrooptik und Systemtechnologien. Für die Forschenden ist sie zugleich Bühne und Dialograum: ein Ort, an dem Ergebnisse präsentiert, Perspektiven diskutiert und neue Impulse gesetzt werden.

Ergänzt wurde der Auftritt durch die Marketplace Keynote von Institutsleiter Prof. Dr. Niels Quack. Neben seiner Rolle als Chair, in der er die Konferenz maßgeblich mitgestaltet hat, zeichnete er ein umfassendes Bild der Aktivitäten von IMS CHIPS. Dabei stellte er unter anderem die Kooperation mit Q.ANT vor, in deren Rahmen wir Ihre Photonischen KI Chips aus Thin-Film-Lithium-Niobat fertigen. Jetzt reinschauen: …

Die Potenziale dieses Materials stießen auf großes Interesse und wurden im Anschluss auch am Messestand intensiv diskutiert. Ebenso fand die neue MPW-Line für Lithium-Niobat, die in Kürze am IMS startet, großen Zuspruch.

Das Programm fügte sich zu einem stimmigen Gesamtbild und brachte zahlreiche der rund 2.600 Teilnehmenden an den IMS-Stand. Der Austausch vor Ort führte zu vielen anregenden Gesprächen.

Die SPIE Photonics Europe 2026 hat erneut gezeigt: Die Zukunft photonischer Systeme liegt in der präzisen Kontrolle von Licht. Entsprechend breit war auch das Ausstellerspektrum – von Tool-Herstellern über Foundries bis hin zu fertigen Anwendungen.

Wir danken den Organisatoren und blicken sehr zufrieden auf die Veranstaltung, die geführten sowie ausstehenden Gespräche.